混凝土结构加固施工过程控制与管理实践

安贵仓，魏常宝，魏新强，钱 铭，刘永恒

（甘肃土木工程科学研究院有限公司 兰州730020）

0 引言

对存在缺陷、受损，改变使用条件，以及承载力（含抗震承载力）不满足等具有安全隐患的混凝土结构构件采取适当的加固维修措施进行处理是必要的。加固维修能解决结构安全隐患，提高安全储备，达到结构受力需要。经过多年的发展，既有混凝土结构的维修、改造与加固成为我国建筑业发展的重点之一［1-2］。在加固施工过程中，各工序过程控制的好坏直接影响加固工程质量的优劣，结构加固工程各施工工序质量控制与管理应引起人们足够的重视［3-5］。因此，在结构加固工程中采用过程控制与管理显得尤为重要。在加固施工过程中，运用过程管理的理论对工程施工阶段进行事中管理，可有效提高加固工程施工质量，降低成本。

1 细化、优化加固设计

1.1 解读核对设计文件

投标阶段，投标单位在收到建设单位提供的设计图纸后，应组织技术人员认真解读设计文件，领会设计意图，并踏勘施工现场，进一步复核需要加固的构件位置、数量、截面尺寸等是否与图纸相符，并计算工程量，进行投标准备以及投标文件的编制。

1.2 现场核对与图纸会审

工程中标后，建设单位与承包单位签订加固施工合同后，中标施工单位首先组建项目经理部，建立项目组织机构、工作流程等，合理安排人员配备。其次项目经理或项目总工程师组织项目技术人员结合施工现场实际，整理与搜集与本项目相关的各种资料，反复核对设计图纸，准备图纸会审。

1.3 提出问题

图纸会审前，承包单位组织项目技术人员核对现场与施工图纸是否相符，图纸中是否有矛盾、缺陷等，及早发现施工现场问题和设计图纸缺陷与不足。并分类统计施工现场障碍物，核实与施工不利的环境影响因素。图纸会审前将全部的问题提交建设单位，通过图纸会审解决。通过图纸会审，工程各责任方及时发现设计图纸存在不足或疏忽之处，现场实施难度、障碍物等不利因素，及时提出问题，及时协商解决。

1.4 设计方案优化与细化

通过图纸会审，参建各责任方所提出现的问题得到初步解决，设计问题由设计单位负责修改、细化，施工方案问题由施工单位修改、细化，涉及建设单位的由建设单位协商解决。设计修改、变更或施工方案细化需设计单位、建设单位、施工单位及监理单位进行沟通。根据设计单位变更、修改、细化图纸等，施工单位将加固施工方案进行再次优化与细化［2］，将设计单位图纸“翻译”成现场的具体施工工艺与措施。施工单位有必要根据自己技术优势和工程经验，对设计图纸提出优化与细化建议。设计单位应重视有经验有技术能力的施工单位的建议，并应在设计中采用当前成熟、先进的设计方案。

2 加固施工过程控制与管理

加固施工过程控制的目的就是要保证施工尽可能少发生偏差，使加固施工材料、施工工艺在各个工序受控，保证加固工程施工质量［6］。

2.1 施工材料验收与检验

对于加固施工而言，加固材料的控制是重点。加固材料采购前要对供应商进行合格供方评审，这是保证材料质量的第一道防线。其次，加固材料进场后首先通过对产品的合格证、检验报告等技术资料“验明正身”，通过施工单位自身的技术措施对该批材料进行包装、外观、数量等方面的预验收。材料验收是材料过程管理的一个重要环节，是工程施工质量的重要保证［7］。最后再通过现场见证取样，送有资质的第三方试验室进行委托检验。

凡是必须进行委托检验才能确定其质量的材料，检验人员除了对材料的数量进行验收外，并应对其内在质量见证取样委托作必要的技术鉴定，鉴定合格后方可使用。

2.2 施工工艺过程控制与管理

混凝土结构加固常规采用的加固方法有：增大截面法、粘钢板（型钢）、粘贴碳纤维布（板）、体外预应力加固法等［8］。在加固施工过程中，按照采用的加固方法，制定合理的施工工艺，并结合施工中过程控制，对施工工艺关键工序检验验收点进行及时检验验收。同时及时总结施工的不足，并在下一阶段进行修正，使加固施工工程质量逐步提升，提高施工质量，同时尽可能节约成本，提高效率（即施工管理PDCA 循环）。以下对几种常规加固方法的施工工艺及重点控制点进行简要叙述。

2.2.1 增大截面法加固

增大截面法加固是指在原构件的一侧或多侧新浇筑混凝土，以提高原构件承载能力和刚度的方法，是常用的一种加固方法，其加固效果较为显著［8-10］。

增大截面法加固施工工艺：定位放线→混凝土基面处理→基面验收→绑扎钢筋→隐蔽验收→支模板→模板验收→浇筑混凝土（或灌浆料）→拆模养护。

增大截面加固法重点过程控制点有：混凝土基面处理与验收、钢筋隐蔽验收、模板验收、预埋件验收等。

2.2.2 外包钢加固

外包钢主要是将钢板（或型钢）采用高性能的胶粘剂粘结于混凝土构件的表面，再辅助使用锚栓锚固，使钢板（或型钢）与混凝土形成统一的整体，利用钢板（或型钢）良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的［10，11］。

外包钢板（粘钢板）加固施工工艺：定位放线→混凝土基面处理→基面验收→钢板表面处理→配置粘钢胶→粘贴处涂抹粘钢胶→粘贴钢板→固定并加压（待胶固化）→检验验收→表面防护。

外包型钢（粘型钢）加固施工工艺：定位放线→混凝土基面处理→基面验收→型钢表面处理→安装型钢→配置粘钢胶→型钢与混凝土缝隙注粘钢胶→锚栓紧固并加压（待胶固化）→检验验收→表面防护。

外包钢加固法重点过程控制点有：混凝土基面处理与验收、粘贴钢板（型钢）、注胶、试验检验验收。

2.2.3 粘贴碳纤维加固

粘贴碳纤维加固是将抗拉强度极高的碳纤维（布和板）采用胶粘剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上，形成一个新的复合体，使增强粘贴材料与原有钢筋混凝土共同受力，增大结构的抗弯或抗剪能力及抗裂性和延性。与传统的加大混凝土截面或粘钢加固相比，具有节省空间，施工简便，不需要现场固定设施，施工质量易保证，基本不增加结构尺寸及自重等特点［9，10］。

粘贴碳纤维加固施工工艺：定位放线→混凝土基面修补→混凝土基面打磨→基面验收→涂刷底胶→底胶验收→涂刷粘贴浸渍胶→粘贴碳纤维→表面养护→碳纤维检验验收→表面防护。

粘贴碳纤维加固重点过程控制点有：混凝土基面处理与验收、粘贴碳纤维隐蔽验收、碳纤维施工质量检验验收。

2.2.4 混凝土结构的其他加固方法

对于混凝土结构的加固，除了上述方法外还有体外预应力（或后张法预应力）加固法、减震隔震加固措施等。本文仅针对某工程介绍混凝土结构常规的加固方法及过程控制要点，对本工程加固以外的如外预应力加固法、减震隔震加固措施的工艺不再赘述。

3 加固施工质量检验与验收

对于混凝土结构加固施工质量的检验与验收通过对隐蔽工程、加固施工检验批进行自检、检验与验收，从而进一步对加固施工分项工程、分部工程及单位工程进行逐层逐级验收，确保施工质量。

3.1 隐蔽工程自检、检验与验收

加固施工隐蔽工程验收是指在结构加固施工过程中，对将被下一道工序所封闭、覆盖的检验批工程进行检查验收，也是指加固施工完成后无法进行复查的工程部位所做的验收。对于增大截面法，隐蔽验收包括基面处理、后锚固、钢筋工程等。对于粘贴碳纤维，隐蔽验收包括基面处理、粘贴质量。对于外包钢加固，隐蔽验收包括基面处理、注胶（注浆）质量等。在隐蔽后，如果发生质量问题，必须返工处理（即拆除处理后重新覆盖），从而发生经济损失和工期延误，所以必须按验收程序做好隐蔽工程的检验与验收。为确保加固工程施工质量，在下一道工序施工前，施工单位首先自检合格后，由项目技术负责人报建设单位、监理单位共同对隐蔽工程进行检查和验收，同时施工单位绘制隐蔽工程图，并及时办理隐蔽工程验收签字手续。

3.2 施工自检试验（检测）、检验与验收

混凝土结构加固的自检试验主要有粘贴碳纤维和钢板正拉粘接强度试验、后锚固拉拔试验、新增混凝土强度、缺陷检测等。混凝土结构加固工程的检验批作为施工自检、检验与验收的最小单元进行详尽的验收。对各分部、各分项工程的每一个检验批，均按程序进行验收，严格进行质量预控，质量员、施工员，严把质量关，发现问题及时纠正。施工每一道工序的衔接，应做好验收记录，上一道工序不合格，不得进入下道工序。

3.3 分项、分部及单位工程验收

为了方便工程的质量管理，施工验收按检验批、分项工程、分部工程、单位工程的层次进行。首先验收检验批、再分项工程质，再次分部工程，最后单位工程质量验收。检验批、分项工程由监理工程师组织项目技术质量负责人、项目技术负责人进行验收。分部工程由总监理工程师组织施工单位、设计单位、勘察单位、建设单位项目负责人进行验收。单位工程验收根据分部工程验收结果由建设单位项目负责人组织项目参建各责任方项目负责人参加验收。一般情况下，加固施工项目单位工程验收即为竣工验收。

4 工程案例

4.1 工程概况

某大楼主体结构为地下3 层地上9 层钢筋混凝土框架结构，基础采用平板式筏形基础，建筑总高度为37.10 m。因建设单位对该楼A 塔、B 塔主体结构进行了局部变更，后对该楼主体结构检测，经复核验算，部分筏板、框架柱、框架梁、配筋不满足计算要求，故需要对该楼不满足承载力要求的构件进行加固处理。结合本工程现状，结构加固方案如下：筏板采用粘钢加固，框架柱采用增大截面、外包钢加固，框架梁采用增大截面、外包钢、碳纤维加固。

4.2 施工管理

本工程结构加固施工按照以下程序进行：解读设计文件→踏勘施工现场→投标→中标签订合同→组建项目部→图纸交底与会审→问题的解决→设计方案修改→施工组织方案优化→人员、材料、机具进场→加固开工→过程验收→竣工验收。

项目部根据批准的施工进度计划，组织施工材料进场及检验验收、见证取样试验，组织人员、机具进场，人员安全教育、技术交底、图纸会审，施工机具组织检验验收。

施工前制定本工程的施工过程控制与管理计划，明确目标、责任，制定施工过程控制要点，通过加固事前控制并加强对施工过程中的过程控制。施工过程中对各个工序的隐蔽工程按照程序及时验收，对各个检验批按程序进行验收，对各分项工程、分部工程、单位工程依次按程序进行验收。本工程单位工程验收即为竣工验收。

4.3 加固施工

本工程加固方法有增大截面法、外包钢、粘贴碳纤维三种。施工过程中运用过程控制与管理进行管理，对各材料、施工工序及工艺进行有效的管控，使优化的施工方案和设计意图得到落实，质量、安全、进度、成本计划也得到落实。本工程钢筋隐蔽前增大截面加固做法如图1a 所示，混凝土浇筑后（钢筋隐蔽后）增大截面法加固外貌如图1b 所示。

图1 梁柱增大截面法加固Fig.1 Beam and Column Reinforcement by Increasing Section Method（after the Hidden Process）

本工程柱粘钢及梁粘钢加固做法分布如图2a、图2b 所示。

图2 柱、梁粘钢加固Fig.2 Column and Beam Reinforcement by Sticky Steel

本工程粘贴碳纤维做法如图3 所示。

4.4 施工质量检验与验收

项目施工单位方根据自身技术特点，对主要施工工艺的质量要求进行自检检验（试验），如碳纤维粘贴的正拉粘接强度检验，粘钢的正拉粘接强度检验、新增混凝土强度检验、新增混凝土缺陷超声检验、混凝土后锚固拉拔试验等。现本工程已竣工验收并投入使用，施工质量合格，加固效果达到了设计预期效果。

图3 梁粘贴碳纤维布加固Fig.3 Beam Reinforcement with CFRP

5 几点体会

通过总结实际工程的加固施工经验［12］，对于混凝土结构加固施工有如下几点体会：

⑴ 施工图纸及方案结合施工现场、图纸会审等工序要进行细化、优化；

⑵ 加强施工前期的材料验收与检验，保证材料质量；

⑶ 采用过程控制的理论，在施工过程中按照各施工工艺，抓住关键工序重点进行过程控制与检验验收；

⑷ 通过对关键部位和关键环节隐蔽工程检查验收、检验批检验与验收，确保关键部位和关键环节的施工质量；

⑸ 加固施工要树立系统性的控制观念，重点环节一定要受控。

6 结语

随着建筑结构加固的技术水平不断提升，新工艺与新技术不断涌现，并在结构加固工程中得以广泛应用。为推进混凝土结构加固工程施工的顺利进行，有必要做好加固施工质量过程控制与管理工作［13，14］。结合混凝土结构加固工程特点，做好加固施工材料及施工工序、施工工艺进行过程控制，使施工质量、安全目标得到落实，降低施工风险，维护建筑结构加固项目的综合效益，为项目建设“增值”，促进建筑使用功能的最大化发挥［15］。本文通过总结混凝土结构加固施工的程序管理、过程控制，并结合具体的工程实例进行了说明，对混凝土结构加固施工管理具有一定的借鉴意义。